RoboModule伺服电机驱动器用户手册

直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page1RoboModule直流伺服电机驱动器用户手册V1.22015.3.26Kaoan直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page2感谢您购买本产品。请严格遵守本手册的要求来使用您的产品。请在首次使用本产品之前仔细阅读本声明。一旦使用，即视为对本声明的全部内容表示认可和接受。在使用产品的过程中，使用者承诺对自己的行为及因此而产生的后果负责。使用者承诺是出于正当目的使用本产品，并且同意遵守本条款及深圳市靠岸科技有限公司可能制定的任何相关政策或者准则。请不要自行改装或者调整产品的结构。鉴于本公司无法控制用户的具体使用、安装和改装以及使用不当等情况，由以上所造成的损害或损伤，本公司将不承担相应的损失及赔偿责任，相应的后果将由用户承担。因使用本产品而造成的直接或者间接的损失和伤害，本公司概不负责。如果您在使用本产品的过程中遇到无法解决的问题，请从本公司的官方技术支持处获取帮助。Kaoan和RoboModule为深圳市靠岸科技有限公司所有的注册商标。本产品及手册为深圳市靠岸科技有限公司版权所有。未经许可，不得以任何形式复制或者翻印。另外需要特别注意：1．电机在剧烈运动情况下，对电流的需求会比较猛烈。所以请合理设计或选型与本产品一起共用电源的其他模块，防止瞬间大电流情况下电源被拉低而导致的芯片复位。2．请勿带电插拔串口线、码盘线、电机线、CAN线等线材。如需插拔，请先让电机驱动器断开电源。因不按照本条执行而造成的损失，本公司概不负责。3．如多个驱动器一块使用CAN通信方案控制，请参考接口说明部分的第2点所述内容，拆掉CAN总线上多余的电阻，否则CAN通信将不正常。4．请务必确认，连接串口所用的串口线是TTL电平的，不可以是RS232电平的。因为选错串口线造成的驱动器烧毁的损失，本公司亦不负责。5．注意电源不能接反，一旦接反，无力回天。免责声明和警告:直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page3感谢您使用本产品。本产品是一款当前市面上性价比最高的一款直流伺服电机驱动器，它使用了表面沉金的四层板来制作PCB，并采用了世界一流的FUJI贴片机进行无铅工艺的生产贴片。良好的加工工艺，是优良性能的基础。它集成了开关电源降压电路、线性电源降压电路、功率驱动电路、电流采样电路、CAN通信电路、蜂鸣器报警电路、LED指示灯电路、STM32最小系统电路等在一块50mm*50mm的PCB电路板上。体积小、质量轻、性能好。它具有如下接口：电源接口、CAN通信接口、增量式编码器数据采集接口、电机接口、TTL串行通信接口、SWD调试接口。普通用户只需通过配套的“RoboModule电机驱动器调试软件”来进行电机的配置，即可完成所有的设置。不需要写一行代码就可以得到一个高效、稳定、合适的直流伺服电机驱动器。结合RoboModule电机驱动器调试软件，本驱动器具有如下七种工作模式：1．PWM模式，即控制电机开环转动，PWM占空比越大，转动越快。2．电流环模式，即给定电流越大，驱动器能输出的恒定力矩越大。3．速度环模式，即可以控制电机精确的转动速度。4．位置环模式，即可以控制电机以某个指定的转动速度转动到某个指定的位置。5．电机参数设置模式，即可以设置电机三个闭环环路的PID参数，电机转动的正方向，编码器反馈的正方向。6．驱动器编号设置模式，即可以设置驱动器在CAN总线上的各种功能对应的ID号。7．固件升级模式，即可以直接在配套的RoboModule电机驱动器调试软件上进行固件升级。另外配套的RoboModule电机驱动器调试软件，还具备显示速度曲线，电流曲线、位置曲线的功能。用户可以无需安装Matlab等数学软件，就可以清晰的观察到电机驱动器运行过程中的数据波形。产品综合介绍直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page4RoboModule直流伺服电机驱动器可以适用于任何有刷直流电机的控制的场合。1．适用于RoboCon、RoboTac、RoboMasters、RoboCup、电子设计竞赛等比赛场合的驱动电机的应用。2．可以应用于流水线传送带。3．可以应用于各种自动玻璃门、地铁屏蔽门、地铁刷卡通道门等。4．可以应用于三角形全向轮机器人底盘、正方向全向轮机器人底盘、麦克纳姆全向轮机器人底盘、履带式机器人底盘，普通差速轮机器人底盘。5．可用于并联机械臂、XYZ三轴机械臂的电机控制。6．可用于钢丝绳拉线伸缩臂的电机控制。7．可用于XYZ三轴雕刻机、3D打印机、高速贴片机、平面切割机、绘图仪、下棋机器人等应用。8．可用于LED旋转显示屏的电机精确控制。典型应用场景直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page5感谢您使用本产品。本产品所有硬件电路的设计都经过精确计算和反复验证，保证稳定可靠。相比于其他的直流伺服电机驱动器，它具有如下优点：1.使用QFN36封装的STM32F103T8U6，性能和可靠程度大大优于LQFP封装的STM32。体积小、重量轻、底部中央大面积外露焊盘用来良好散热，无外凸的引脚焊盘与内部导电路径短，自感系数小，封装体内的布线电阻小。所以这种封装的STM32相比LQFP封装而言，具有显著优越的电性能。2.超低开关电源纹波，24V对5V的转换，只产生了10mV左右的纹波。超小体积（8mm*8mm）的开关电源电路设计，可以输出600mA的电流。稳定可靠的电源，是一切电路的基础。3.使用9个X7RmuRate陶瓷电容并联的高成本方案替代常规的单个铝电解电容来进行储能，储能和放电性能优越10倍以上。4.采用CAN总线通讯方式，专业汽车电子通讯方案，通讯误码率为0%。5.使用德州仪器最新的6.5MHz采样频率的OPA2374AID轨对轨运放芯片做电流采样，更精确，更稳定。6.使用英飞凌的BTN7971B，PN结构的电机驱动芯片，PWM占空比可达100%，最大瞬间电流可达70A，对付普通直流电机绰绰有余。（一般MAXON伺服电机线圈内阻在1.5Ω左右，24V下通过电机的最大电流为16A）7.采用进口的阿尔卑斯ALPS按键SKRPACE010，2.55N的稳定按键力度，5万次的按键寿命，低抖动，绝非杂牌山寨按键可比。8.台湾亿光11-22SURSYGC/S530-A2/TR8红绿双色LED，作为状态指示灯，质量保证，杜绝山寨杂牌。9.增加小体积的有源蜂鸣器作为状态提醒和异常报警，可以用听觉知晓驱动器的特殊状态，不用把注意力一直放在指示灯上。10.选择深圳一流的PCB加工厂代工生产PCB，高精度，军工级品质。黑色沉金板四层板，有完整的参考地平面，大面积铺铜走线用来过电流电流，可以满足持续大电流的需求。11.选择深圳一流的SMT加工厂代工贴装，使用世界顶级的富士贴片机无铅SMT焊接，贴片精度可达到0.03mm，焊接完美可靠，杜绝手工焊接的不良状况出现。产品硬件介绍直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page6电气参数整板供电电压范围8V~28V整板典型供电电压24V整板最大峰值电流70A整板最大持续电流15A最大驱动电机功率360W开关电源输出电压电流5V@600mA线性电源输出电压电流3.3V@150mAMCU供电电压3.3VMCU工作频率72MHzPWM频率/周期14.4KHz/69.4usPWM占空比范围0%-100%编码器的类型增量式普通编码器，不支持差分编码器编码器的供电电压5V编码器的倍频数4倍频（相当于500线编码器变成2000线）串口输入输出电平TTL电平串口波特率115200CAN总线波特率1Mbit/s按键力度2.55N机械参数PCB尺寸50mm*50mm*1.2mmPCBA尺寸58mm*50mm*15mmPCB层数4层PCB表面处理黑色阻焊层、白色丝印层、沉金安装孔内径3mm安装孔铜环6.3mm相邻安装孔间距42.888mm整板重量18克参数指标直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page7接口说明24V电源输入输出接口124V电源输入输出接口2CAN总线输入输出接口1CAN总线输入输出接口2TTL串口调试接口电机接口SWD调试接口编码器接口功能按键直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page8下面对上述所有接口进行详解：1.24V电源输入输出接口1，24V电源输入输出接口2：这两个接口功能是一样的，为什么留了两个？考虑到一般应用环境下，用到的电机驱动器不止1个，比如机器人底盘，可能用到4个驱动器，为了整车布线的方便，可以将所有的电机驱动器的电源串联起来，2个24V的电源输入输出接口，一个作为电源的输入，一个作为电源的输出，将24V的电源传到下一个电机驱动器。2.CAN总线输入输出接口1，CAN总线输入输出接口2：这两个接口的功能也是一样的，为什么也留了两个？跟上述电源接口一样，同样考虑到串联应用的连线方便。不过要注意，CAN总线的硬件电路拓扑，一定是如下图的:实际连接的时候，要把120Ω的两个终端电阻放在最端点的两个电路板上。如上图方式放置的时候，需要在驱动器1号和主控器上焊上120Ω电阻，驱动器2号、驱动器3号、驱动器4号的原有的CAN总线上的120Ω电阻应该拆掉。(建议使用小口热风枪吹下，温度控制在360℃左右即可)。120Ω电阻在本驱动器上的位置在如下图示位置：3.TTL串口调试接口：其中丝印层上的T代表USART_TXD，G代表GND，R代表USART_RXD。因为串口的特性，在外接其他串口设备的时候，需要按如下连接方式连接本驱动器和其他的串口设备：120Ω电阻位置丝印标识为121直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page9本驱动器的T~~~~其他串口设备的R本驱动器的G~~~~其他串口设备的G本驱动器的R~~~~其他串口设备的T（备注：在所有的通信接口中，只有串口需要T和R交叉连接）此串口调试接口，可以与USB转串口小板相连后与PC机通信，配合配套的“RoboModule电机驱动调试软件”来进行电机的编号设置、电机方向设置、编码器方向设置、各环路PID参数设置等。此串口调试接口，同时也可以与主控设备相连。用户不打算用CAN总线来操作驱动器来控制电机的时候，就可以选择使用串口来操作驱动器来控制电机。4.SWD下载接口：其中D代表SWDIO，C代表SWCLK，G代表GND。本接口用于用户有兴趣自行编写程序定制特殊需求的情况，与本公司的“RoboModuleJlink转SWD小板”连接来调试下载程序。“RoboModuleJlink转SWD小板”单独出售，不作为标配配件赠送。连线时候，D对D连接，G对G连接，C对C连接。5.电机接口：此接口有两个触点，与电机的两个触点相连，不分正负。可以在“RoboModule电机驱动器调试软件“上定义电机转动方向的正方向、编码器反馈的正方向，所以此处可以随意连接。6.编码器接口：其中G代表GND，A代表A相信号，V代表5V的输出，B代表B相信号。编码器（encoder），当装在电机上的时候，可以测量电机的速度和位置。RoboModule驱动器所涉及的编码器是增量式普通输出编码器，此类编码器有5个引脚或者4个引脚，如果是5个引脚，则悬空不用的Z相的引脚。直流伺服电机常用的增量编码器如下图所示：用户所使用的编码器因为品牌不同可能会有一些差别，但基本上引脚都是如图所示的排列方式。从左往右，第一引脚为GND，第二引脚为Z相，第三引脚为A相，第四引脚为5V的电源输入，第五引脚为B相。一般应用下，只用到A、B相，Z相悬空不用。连线时候，按照GND连GND，A相连A相，5V连5V，B相连B相的方式连接。直流伺服电机驱动器用户手册深圳市靠岸科技有限公司Page10本段介绍如何使用这个驱动器。每个驱动器在出货前都会下载好官方程序，所以用户不需要编写一行代码便可操作驱动器。请先使用电脑和USB转TTL串口模块连接本驱动器，按照下面的连接方式，并使用“RoboModule电机驱动器调试软件”来进行驱动器和新电机的匹配调试。下面介绍如何使用“RoboModule电机驱